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¿Es el número de primos congruentes a 1 igual mod 6 en el número de primos congruentes a 5 mod 6?

(Sé que hay una infinidad de números primos congruentes a 5 mod 6, pero no sé si hay una infinidad de números primos congruentes con 1 mod 6.)

Pero lo que realmente me gustaría saber es si o no el número de números primos ≡1 mod 6 menos de un dado n puede decirse que es asintóticamente igual a la cantidad de números primos ≡5 mod 6 menor que n. Así que el "total" número de números primos ≡1 mod 6 será igual a la cantidad de números primos ≡5 mod 6.

(Espero que esto sea comprensible. También me gustaría saber cómo frase de investigación de una forma más estándar de la moda, si alguien podría decirme cómo solucionarlo.)

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Matt Dawdy Puntos 5479

Sí, esto es cierto. Una declaración más general de la siguiente manera a partir de una adecuada forma fuerte de Dirichlet del teorema en progresiones aritméticas, es decir, que asintóticamente la proporción de números primos que son congruentes a $a \bmod n$ ( $\gcd(a, n) = 1$ )$\frac{1}{\varphi(n)}$.

En el caso particular de que $n = 6$ es posible dar una respuesta más elemental de la prueba de un resultado más débil. Definir el Dirichlet L-función

$$L(s, \chi_6) = \sum_{n=1}^{\infty} \frac{\chi_6(n)}{n^s}$$

donde $\chi_6$ es la única que no sea trivial carácter de Dirichlet $\bmod 6$. Esto toma la forma $\chi_6(n) = 1$ si $n \equiv 1 \bmod 6$, $\chi_6(n) = -1$ si $n \equiv 5 \bmod 6$, e $\chi_6(n) = 0$ lo contrario. El producto de Euler de esta L-función

$$L(s, \chi_6) = \prod_p \left( \frac{1}{1 - \chi_6(p) p^{-s}} \right) = \prod_{p \equiv 1 \bmod 6} \left( \frac{1}{1 - p^{-s}} \right) \prod_{p \equiv 5 \bmod 6} \left( \frac{1}{1 + p^{-s}} \right).$$

Es posible evaluar explícitamente $L(1, \chi_6)$ y, en particular, para mostrar que no es cero; de hecho,

$$L(1, \chi_6) = \int_0^1 \frac{1 - x^5}{1 - x^6} \, dx$$

y esto puede ser evaluado usando fracciones parciales (pero tenga en cuenta que el integrando es siempre positiva por lo que este número es definitivamente positivo). Así llegamos a la conclusión de que

$$-\log L(s, \chi_6) = \sum_{p \equiv 1 \bmod 6} \log (1 - p^{-s}) + \sum_{p \equiv 5 \bmod 6} \log (1 + p^{-s})$$

se acerca a un valor distinto de cero constante como $s \to 1$ (si resumirse en el orden adecuado) aunque el primer y segundo términos por separado enfoque de $\mp \infty$. Así, las contribuciones provenientes de los números primos en cada uno de los residuos de la clase cancelar asintóticamente. Esto no es tan fuerte como el deseado declaración, aunque, si usted llene todos los detalles en lo que yo he dicho que voy a mostrar que la de Dirichlet de la densidad de los números primos congruentes a $\pm 1 \bmod 6$ son los mismos, pero esto debe ser verdad para los naturales de la densidad y esto requiere un argumento más (no estoy seguro de cuánto más, aunque).

Para más detalles, véase cualquier libro sobre la teoría analítica de números, por ejemplo, Apostol.

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marty cohen Puntos 33863

Ver «razas principales» en http://www.dms.umontreal.ca/~andrew/PDF/PrimeRace.pdf.

Su conclusión: "parece que"normalmente"qn + una tiene menos números primos que qn + b si una es un modulo q mientras que b no es."

Por lo tanto, puesto que 1 es un residuo cuadrático mod 6, mientras que 5 es no, habrá por lo general ser más primos de la forma 6n + 5 que 6n + 1 (aunque su cociente tiende a 1).

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